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Physik

Warm oder kalt: Widerstand und Temperatur

Bei Metallen steigt der Widerstand mit der Temperatur. Das Metallgittermodell erklärt es: Die Atomrümpfe schwingen stärker.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 8
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann die Temperaturabhängigkeit des Widerstands beschreiben.
  • Ich kann sie mit dem Metallgittermodell erklären.
  • Ich kann den Widerstand aus Messwerten bestimmen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Wovon der Widerstand abhängt: Länge, Querschnitt, Material

Eine Glühlampe leuchtet, weil ihr Draht heiß wird. Misst man den Widerstand im kalten und im heißen Zustand, erhält man verschiedene Werte. Beispiel: Bei 0,5 V fließt 0,1 A, also R = 5 Ω. Bei 6 V fließt 0,5 A, also R = 12 Ω. Der heiße Draht hat den größeren Widerstand. Das Metallgittermodell erklärt es: Metalle bestehen aus einem Gitter von Atomrümpfen, zwischen denen sich freie Elektronen bewegen. Wird das Metall wärmer, schwingen die Atomrümpfe stärker. Die Elektronen stoßen häufiger an. Der Widerstand wächst. Auch deshalb sind die Kennlinien einer Glühlampe keine Geraden. Das ohmsche Gesetz gilt für sie nur bei konstanter Temperatur. Experimente mit heißen Drähten gehören in den Fachraum mit Lehrkraft.

Ausgedachte Messwerte einer Glühlampe.
ZustandU in VI in AR in Ω
kalt0,50,15
heiß60,512

Widerstand vergleichen

  1. Kalt: 0,5 V : 0,1 A = 5 Ω.
  2. Heiß: 6 V : 0,5 A = 12 Ω.
  3. Unterschied: 12 − 5 = 7 Ω.
  4. Der heiße Draht hat den größeren Widerstand.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Warm: Gitter schwingt stärker.

Mehr Stöße.

Widerstand wird größer.

Ein Beispiel

Beispiel

In einer Menschenmenge, die tanzt, kommt man schwerer durch als in einer ruhigen. So stören schwingende Atomrümpfe die Elektronen.

Schritt für Schritt

Du vergleichst zwei Zustände.

  1. Berechne R kalt.
  2. Berechne R heiß.
  3. Vergleiche.
  4. Erkläre mit dem Modell.

Mit einem Bild erklärt

ZustandGitterWiderstand
kaltschwingt wenigklein
heißschwingt starkgroß

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Eine Lampe zeigt bei 0,5 V einen Strom von 0,1 A. Wie groß ist R in Ω?

Zeig mir den ersten Schritt

0,5 : 0,1.

Lösung ansehen

Lösung: 5

0,5 : 0,1 = 5 Ω.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Dieselbe Lampe zeigt bei 6 V einen Strom von 0,5 A. Wie groß ist R in Ω?

Zeig mir den ersten Schritt

6 : 0,5.

Lösung ansehen

Lösung: 12

6 : 0,5 = 12 Ω.

Tipp: Stelle dir ein Gitter vor, das wackelt. Je mehr es wackelt, desto öfter stößt eine Kugel an.

Merksatz: Metalle: Je wärmer, desto größer der Widerstand. Ursache: stärkere Schwingungen der Atomrümpfe.

Typischer Fehler: Oft wird gedacht, der Widerstand sei konstant. Bei Glühlampen und vielen Metallen ändert er sich.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie ändert sich der Widerstand eines Metalls bei Erwärmung?
Lösung ansehen

Lösung: Er steigt.

Frage 2 Wie viele Ω ist der heiße Widerstand größer als der kalte (12 Ω und 5 Ω)?

Zeig mir den ersten Schritt

12 − 5.

Lösung ansehen

Lösung: 7

12 − 5 = 7 Ω.

Frage 3 Das ohmsche Gesetz gilt für Glühlampen bei allen Temperaturen.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Was beschreibt das Metallgittermodell?
Lösung ansehen

Lösung: Atomrümpfe in einem Gitter, dazwischen freie Elektronen

Geschafft

Der Widerstand von Metallen steigt mit der Temperatur, weil die Atomrümpfe stärker schwingen und mehr Stöße verursachen.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Der Widerstand genauer

Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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